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一：[钢的焊接性能]P92钢焊接工艺和性能特点
92/P92钢是目前超超临界机组主汽、再热热段使用的新材质，焊接难度大，工艺要求严格，在预热、焊接电流、层间厚度、焊缝宽度、焊后处理等都有严格的工艺要求，且易产生裂纹缺陷。
P92钢的化学成分和性能特点
P92钢的化学成分
SA335-P92钢是在P91钢的基础上添加W元素，适当减少MO元素的含量，开发出来的一种新型钢种。其化学成分见表1。
P92钢的主要性能
1具有良好的物理性能
P92钢的线膨胀系数与P91钢相同，比奥氏体钢低，甚至还低于P22钢的线膨胀系数，故P92钢在机组启动和停止时，抗疲劳损伤的能力优于奥氏体钢、P22钢，导热率与P91钢相同，比奥氏体钢高。
2具有比P91钢更高的高温蠕变断裂强度
P92钢的常温强度和高温强度高于P91钢。根据各国测试结果，按照ASME标准估算出来的550℃、600℃和625℃等不同温度下10万小时P92钢的蠕变断裂强度分别为199MPa、131MPa和101MPa；而P91钢在相应温度下的蠕变断裂强度分别为141MPa、98MPa和68MPa。
3具有优异的常温冲击韧性
P92钢具有比传统钢明显优越的高温性能，而且还有优异的常温韧度。它和P91钢的情况大致相同。
4具有优良的抗氧化性能
P92钢的抗烟灰氧化和抗水蒸气氧化的性能与P91钢大致相同。经测试，P92钢与P91钢在600℃、700℃下3000小时的水蒸气氧化皮厚度大致相同。
P92钢的焊接性分析
1 焊接裂纹敏感性比传统的铁素体耐热钢低
P91钢需要预热到180℃裂纹率为零，P92钢只需预热到100℃，而P22钢需预热到300℃才能达到。
2具有较明显的时效倾向。
P92钢经3000小时时效后，其韧性下降了许多。P92钢的冲击功从时效前的220J左右降到了70J左右，在3000小时时效以后，冲击功继续下降的倾向不明显，冲击功将稳定在时效3000小时的水平。时效倾向发生在550～650℃的范围内，这个温度范围正是该钢材的工作温度范围。母材具有明显的时效倾向，与母材成分相近的焊缝也会有同样的倾向。
3焊缝韧性低于母材
焊缝金属是从温度非常高的熔融状态冷却下来的铸造结构，它没有机会经过TMCP过程（Thermal-Mechanical Control Process）即热控轧加工过程，晶粒得不到细化，Nb等微合金化元素还固熔在基体内，没有机会充分析出的缘故。
4焊接接头是影响机组运行安全的最薄弱环节
由于P92钢合金元素含量高，焊接上有较大的技术难度，容易出现接头冲击功低和长期运行中的IV型开裂早期失效，如果焊接质量得不到保证，P92的优势将不复存在，并对机组运行安全性带来威胁。
焊接工艺
1 焊材、保护气体的选择
焊丝：9CrWV（ER90S-G）规格：Ф2.4；焊条：CHROMET92（E9015-G）规格：Ф3.2 ；
钨极：WCe-20 规格：Ф2.4
气体种类：Ar≥99.95% 流量：7-12L/min 背面保护：Ar≥99.95% 流量：20-7L/min
2.安装对口
大径管：对口间隙3-6mm；小径管：对口间隙2-3mm
3 背面充氩方案
采用背面充氩保护工艺，以避免焊缝根部氧化。大径管充氩方法一般情况下，可制作专用工具，无法采取专用装置时，可用耐高温应纸板配合耐温胶布等材料在焊口附近形成形成密闭气室。
小径管充氩可利用水溶纸堵塞管口两端。充氩位置：①从探伤孔进行充氩。②利用对口间隙，将细长铜管或不锈钢管敲扁后通过坡口伸进焊接区域，进行充气保护。③从管道开口端，利用制作的充氩工具进行充氩。
4 焊接预热
焊前进行预热：T≥150℃，加热宽度每侧≥200mm，层间温度≤300℃。
大径管道：采用电脑温控设备对焊口进行跟踪预热，热电偶对称布置，热电偶与管件应接触良好，并校验合格。
小径管采用火焰预热，用测温笔测量温度。
5氩弧焊打底
氩弧焊打底在管道预热到规定温度并加热均匀后进行；打底采用直流正接法、两人对称焊接。
P92材质大径管道：打底焊采用内填丝法。P92材质小径管：打底焊采用外填丝法。氩弧焊打底时，焊接速度不宜太快，焊层厚度不少于3mm。
氩弧焊打底应焊两遍，目的是防止电焊击穿打底层，造成根部氧化。充氩保护：正面气流量 7L/min，背部气流量 20-7L/min
6电弧焊
打底完成后，将预热温度升至200-250℃，可以开始电弧焊；采用直流反接法、两人对称焊接。第一、二层电弧焊，采用∮2.5mm焊条，在保证熔化良好的前提下，尽量减小焊接电流，严防烧穿氩弧焊打底焊缝，采用背部充氩保护。
中间层采用∮3.2mm焊条，；各层接头应互相错开，焊工要加强层间打磨，严防焊接缺陷。采用多层多道焊，各焊道的单层厚度约2.5-3mm，单焊道的摆动宽度≤3倍焊条直径。每层焊道须清理干净，尤其注意清理接头及焊道两侧。中间不需要除氢。
7焊后热处理
焊接完毕后，降温至80-100℃后进行热处理：加热温度到750-770℃，升温速度≤145℃/h，加热宽度每侧200mm，保温宽度每侧350mm，保温5小时.，降温速度：300℃以上 ≤145℃/h
返修焊口和处理
焊接缺陷。常见的焊接缺陷入气孔、夹渣就不讲了。存在争议最大的是裂纹问题
1重大缺陷进行割管处理
2局部缺陷进行挖补
广 告
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二：[钢的焊接性能]49种元素对钢铁性能的影响，作为焊接人，应该好好看看
元素
对钢铁性能的影响
H（氢）
H是一般钢中最有害的元素，钢中溶有氢会引起钢的氢脆、白点等缺陷。氢与氧、氮一样，在固态钢中溶解度极小，在高温时溶入钢液，冷却时来不及逸出而积聚在组织中形成高压细微气孔，使钢的塑性、韧度和疲劳强度急剧降低，严重时会造成裂纹、脆断。“氢脆”主要出现在马氏体钢中，在铁氧体钢中不十分突出，一般与硬度和含碳量一起增加。
另一方面，H能提高钢的磁导率，但也会使矫顽力和铁损增加（加H后矫顽力可增大0.5～2倍）。
B（硼）
B在钢中的主要作用是增加钢的淬透性，从而节约其他较稀贵的金属，与镍、铬、钼等。为了这一目的，其含量一般规定在0.001%～0.005%范围内。它可以代替1.6%的镍、0.3%的铬或0.2%的钼，以硼代钼应注意，因钼能防止或降低回火脆性，而硼却略有促进回火脆性的倾向，所以不能用硼将钼完全代替。
中碳碳素钢中加硼，由于提高了淬透性，可使厚20mm以上的钢材调质后性能大为改善，因此，可用40B和40MnB钢代替40Cr，可用20Mn2TiB钢代替20CrMnTi渗碳钢。但由于硼的作用随钢中碳的含量的增加而减弱，甚至消失，在选用含硼渗碳钢时，必须考虑到零件渗碳后，渗碳层的淬透性将低于芯部的淬透性的这一特点。
弹簧钢一般要求完全淬透，通常弹簧面积不大，采用含硼钢有利。对高硅弹簧钢硼的作用波动较大，不便采用。
硼和氮及氧有强的亲和力，沸腾钢中加入0.007%的硼，可以消除钢的时效现象。
C（碳）
C是仅次于铁的主要元素，它直接影响钢材的强度、塑性、韧性和焊接性能等。
当钢中含碳量在0.8%以下时，随着含碳量的增加，钢材的强度和硬度提高，而塑性和韧性降低；但当含碳量在1.0%以上时，随着含碳量的增加，钢材的强度反而下降。
随着含碳量的增加，钢材的焊接性能变差（含碳量大于0.3%的钢材，可焊性显著下降），冷脆性和时效敏感性增大，耐大气锈蚀性下降。
N（氮）
N对钢材性能的影响与碳、磷相似，随着氮含量的增加，可使钢材的强度显著提高，塑性特别是韧性也显著降低，可焊性变差，冷脆性加剧；同时增加时效倾向及冷脆性和热脆性，损坏钢的焊接性能及冷弯性能。因此，应该尽量减小和限制钢中的含氮量。一般规定氮含量应不高于0.018%。
氮在铝、铌、钒等元素的配合下可以减少其不利影响，改善钢材性能，可作为低合金钢的合金元素使用。有些牌号的不锈钢，适当增加N的含量，可以减少Cr的使用量，可以有效降低成本。
O（氧）
O在钢中是有害元素。它是在炼钢过程中自然进入钢中的，尽管在炼钢末期要加入锰、硅、铁和铝进行脱氧，但不可能除尽。钢水凝固期间，溶液中氧和碳反应会生成一氧化碳，可以造成气泡。氧在钢中主要以FeO、MnO、SiO2、Al2O3等夹杂形式存在，使钢的强度、塑性降低。尤其是对疲劳强度、冲击韧性等有严重影响。
氧会使硅钢中铁损增大，磁导率及磁感强度减弱，磁时效作用加剧。
Mg（镁）
镁能使钢中夹杂物数量减少、尺寸减小、分布均匀、形态改善等。微量镁能改善轴承钢的碳化物尺寸及分布，含镁轴承钢的碳化物颗粒细小均匀。当镁含量为0.002%～0.003% ,其抗拉强度和屈服强度增加5%以上，塑性基本保持不变。
Al（铝）
铝作为脱氧剂或合金化元素加入钢中，铝脱氧能力比硅、锰强得多。铝在钢中的主要作用是细化晶粒、固定钢中的氮，从而显著提高钢的冲击韧性，降低冷脆倾向和时效倾向性。如D级碳素结构钢要求钢中酸溶铝含量不小于0.015%，深冲压用冷轧薄钢板08AL要求钢中酸溶铝含量为0.015%―0.065%。
铝还可提高钢的抗腐蚀性能，特别是与钼、铜、硅、铬等元素配合使用时，效果更好。
铬钼钢和铬钢中含Al可增加其耐磨性。高碳工具钢中Al的存在可使产生淬火脆性。铝的缺点是影响钢的热加工性能、焊接性能和切削加工性能。
Si（硅）
Si是炼钢过程中重要的还原剂和脱氧剂：对于碳钢中的很多材质来说，都含有0.5%以下的Si，这些Si一般是由于炼钢过程中作为还原剂和脱氧剂而带入的。
硅能溶于铁素体和奥氏体中提高钢的硬度和强度，其作用仅次于磷，较锰、镍、铬、钨、钼、钒等元素强。但含硅量超过3%时，将显著降低钢的塑性和韧性。硅能提高钢的弹性极限、屈服强度和屈服比（σs/σb），以及疲劳强度和疲劳比（σ-1/σb）等。这是硅或硅锰钢可作为弹簧钢种的缘故。
硅能降低钢的密度、热导率和电导率。能促使铁素体晶粒粗化，降低矫顽力。有减小晶体的各向异性倾向，使磁化容易，磁阻减小，可用来生产电工用钢，所以硅钢片的磁阻滞损耗较低。硅能提高铁素体的导磁率，使钢片在较弱磁场下有较高的磁感强度。但在强磁场下硅降低钢的磁感强度。硅因有强的脱氧力，从而减少了铁的磁时效作用。
含硅的钢在氧化气氛中加热时，表面将形成一层SiO2薄膜，从而提高钢在高温时的抗氧化性。
硅能促使铸钢中的柱状晶成长，降低塑性。硅钢若加热时冷却较快，由于热导率低，钢的内部和外部温差较大，因而断裂。
硅能降低钢的焊接性能。因为与氧的结合能力硅比铁强，在焊接时容易生成低熔点的硅酸盐，增加熔渣和融化金属的流动性，引起喷溅现象，影响焊接质量。硅是良好的脱氧剂。用铝脱氧时酌情加一定量的硅，能显著提高率的脱氧性。硅在钢中本来就有一定的残存，这是由于炼铁炼钢时作为原料带入的。在沸腾钢中，硅限制在，有意加入时，则在炼钢时加入硅铁合金。
P（磷）
P是由矿石带入钢中的，一般说磷也是有害元素。磷虽能使钢材的强度、硬度增高，但引起塑性、冲击韧性显著降低。特别是在低温时，它使钢材显著变脆，这种现象称"冷脆"。冷脆使钢材的冷加工及焊接性变坏，含磷愈高，冷脆性愈大，故钢中对含磷量控制较严。高级优质钢：P＜0.025%；优质钢：P＜0.04%；普通钢：P＜0.085%。
P的固溶强化及冷作硬化作用很好，与铜联合使用，提高低合金高强度钢的耐大气腐蚀性能，但降低其冷冲压性能，与硫、锰联合使用，改善切削性，增加回火脆性及冷脆敏感性。
磷可提高比电阻，且由于容易粗晶而可使矫顽力和涡流损失降低，于磁感而言，则在弱中磁场下磷含量高的钢磁感会提高，含P硅钢的热加工也并不困难，但由于它会使硅钢具冷脆性，含量≯0.15%（如冷轧电机用硅钢含P=0.07～0.10%）。
磷是强化铁素体作用最强的元素。（P对硅钢再结晶温度和晶粒长大的影响将超过同等硅含量作用的4～5倍。）
S（硫）
硫来源于炼钢的矿石与燃料焦炭。它是钢中的一种有害元素。硫以硫化铁(FeS)的形态存在于钢中，FeS和Fe形成低熔点(985℃)化合物。而钢材的热加工温度一般在1150～1200℃以上，所以当钢材热加工时，由于FeS化合物的过早熔化而导致工件开裂，这种现象称为“热脆”。降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时造成裂纹。硫对焊接性能也不利，降低耐腐蚀性。高级优质钢：S＜0.02%～0.03%；优质钢：S＜0.03%～0.045%；普通钢：S＜0.055%～0.7%以下。
由于其切屑发脆而可得到非常光泽的表面，所以可用于制要求负荷不大而具高表面光洁度的钢制件（名为快削钢），（如Cr14）有意加进少量的硫（=0.2～0.4%）。 某些高速钢工具钢进行硫化表面。
K/Na（钾/钠）
钾/钠可作为变质剂使白口铁中碳化物团球化，使白口铁（以及莱氏体钢）)在保持原有硬度的条件下, 韧性提高二倍以上；使球墨铸铁的组织细化、蠕铁的处理过程稳定化；是强烈的促进奥氏体化的元素，例如，它可使奥氏体锰钢的锰/碳比从10:1~13:1降至4:1~5:1。
Ca（钙）
钢中加钙能细化晶粒，部分脱硫，并改变非金属夹杂物的成分、数量和形态。与钢中加稀土的作用基本相似。
改善钢的耐蚀性、耐磨性、耐高温和低温性能；提高了钢的冲击韧性、疲劳强度、塑性和焊接性能；增加了钢的冷镦性、防震性、硬度和接触持久强度。
铸钢中加钙使钢水流动性大为提高；铸件表面光洁度得到改善, 铸件中组织的各向异性得以消除；其铸造性能、抗热裂性能、机械性能和切削加工性能均有不同程度的增加。
钢中加钙能改善抗氢致裂纹性能和抗层状撕裂性能，可延长设备、工具的使用
寿命。钙加入母合金中可用作脱氧剂和孕育剂，并起微合金化作用。
Ti（钛）
钛和氮、氧、碳都有极强的亲和力，与硫的亲和力比铁强，是一种良好的脱氧去气剂和固定氮和碳的有效元素。钛虽然是强碳化物形成元素，但不和其他元素联合形成复合化合物。碳化钛结合力强，稳定，不易分解，在钢中只有加热到1000℃以上才能缓慢地溶入固溶体中。
在未溶入之前，碳化钛微粒有阻止晶粒长大的作用。由于钛和碳之间的亲和力远大于铬和碳之间的亲和力，在不锈钢中常用钛来固定其中的碳以消除铬在晶界处的贫化，从而消除或减轻钢的晶间腐蚀。
钛也是强铁氧体形成元素之一，强烈的提高了钢的A1和A3温度。钛在普通低合金钢中能提高塑性和韧性。由于钛固定了氮和硫并形成碳化钛，提高了钢的强度。经正火使晶粒细化，析出形成碳化物可使钢的塑性和冲击韧性得到显著改善，含钛的合金结构钢，有良好的力学性能和工艺性能，主要缺点是淬透性稍差。
在高铬不锈钢中通常需加入约5倍碳含量的钛，不但能提高钢的抗蚀性（主要是抗晶间腐蚀）和韧性；还能组织钢在高温时的晶粒长大倾向和改善钢的焊接性能。
V（钒）
钒和碳、氨、氧有极强的亲和力，与之形成相应的稳定化合物。钒在钢中主要以碳化物的形式存在。其主要作用是细化钢的组织和晶粒，降低钢的强度和韧性。当在高温溶入固溶体时，增加淬透性；反之，如以碳化物形式存在时，降低淬透性。钒增加淬火钢的回火稳定性，并产生二次硬化效应。钢中的含钒量，除高速工具钢外，一般均不大于0.5%。
钒在普通低碳合金钢中能细化晶粒，提高正火后的强度和屈服比及低温特性，改善钢的焊接性能。
钒在合金结构钢中由于在一般热处理条件下会降低淬透性，故在结构钢中常和锰、铬、钼以及钨等元素联合使用。钒在调质钢中主要是提高钢的强度和屈服比，细化晶粒，捡的过热敏感性。在渗碳钢中因能细化晶粒，可使钢在渗碳后直接淬火，不需二次淬火。
钒在弹簧钢和轴承钢中能提高强度和屈服比，特别是提高比例极限和弹性极限，降低热处理时脱碳敏感性，从而提高了表面质量。五铬含钒的轴承钢，碳化弥散度高，使用性能良好。
钒在工具钢中细化晶粒，降低过热敏感性，增加回火稳定性和耐磨性，从而延长了工具的使用寿命。
Cr（铬）
铬能增加钢的淬透性并有二次硬化的作用，可提高碳钢的硬度和耐磨性而不使钢变脆。含量超过12%时，使钢有良好的高温抗氧化性和耐氧化性腐蚀的作用，还增加钢的热强性。铬为不锈钢耐酸钢及耐热钢的主要合金元素。
铬能提高碳素钢轧制状态的强度和硬度，降低伸长率和断面收缩率。当铬含量超过15%时，强度和硬度将下降，伸长率和断面收缩率则相应地有所提高。含铬钢的零件经研磨容易获得较高的表面加工质量。
铬在调质结构中的主要作用是提高淬透性，使钢经淬火回火后具有较好的综合力学性能，在渗碳钢中还可以形成含铬的碳化物，从而提高材料表面的耐磨性。
含铬的弹簧钢在热处理时不易脱碳。铬能提高工具钢的耐磨性、硬度和红硬性，有良好的回火稳定性。在电热合金中，铬能提高合金的抗氧化性、电阻和强度。
Mn（锰）
Mn能提高钢材强度：由于Mn价格相对便宜，且能与Fe无限固溶，在提高钢材强度的同时，对塑性的影响相对较小。因此，锰被广泛用于钢中的强化元素。可以说，基本上所有碳钢中，都含有Mn。我们常见的冲压软钢，双相钢(DP钢)，相变诱导塑性钢(TR钢)，马氏体钢(MS钢)，都含有锰元素。一般，软钢中的Mn含量不会超过0.5%；高强钢中的Mn含量会随着强度级别的升高而升高，例如马氏体钢，锰含量可高达3%。
Mn提高钢的淬透性，改善钢的热加工性能：比较典型的例子是40Mn和40号钢。
Mn能消除S（硫）的影响：Mn在钢铁冶炼中可与S形成高熔点的MnS，进而消弱和消除S的不良影响。
但是，Mn的含量也是一把双刃剑。Mn含量并不是越高越好。锰含量的增高，会降低钢的塑性以及焊接性能。
Co（钴）
钴多用于特殊的钢和合金中，含钴的高速钢有高的高温硬度，与钼同时加入马氏体时效钢中可以获得超高硬度和良好综合力学性能。此外，钴在热强钢和磁性材料中也是重要的合金元素。
钴降低钢的淬透性，因此，单独加入碳素钢中会降低调质后的综合力学性能。钴能强化铁素体，加入碳素钢中，在退火或正火状态下能提高钢的硬度、屈服点和抗拉强度，对伸长率和断面收缩率有不利的影响，冲击韧性也随着钴含量的增加而降低。由于钴具有抗氧化性能，在耐热钢和耐热合金中得到应用。钴基合金燃气涡轮中更显示了它特有的作用。
Ni（镍）
镍的有益作用是：高的强度、高的韧性和良好的淬透性、高电阻、高的耐腐蚀性。
一方面既强烈提高钢的强度，另方面又始终使铁的韧性保持极高的水平。其变脆温度则极低。（当镍＜0.3%时，其变脆温度即达‐100℃以下，当Ni量增高时，约4～5%，其变脆温度竞可降至‐180℃。所以能同时提高淬火结构钢的强度和塑性。含Ni=3.5%，无Cr钢可空淬，含Ni=8%的Cr钢在很小冷速下也可转变为M体。
Ni的晶格常数与γ‐铁相近，所以可成连续固溶体。这就有利于提高钢的淬硬性，Ni可降低临界点并增加奥氏体的稳定性，所以其淬火温度可降低，淬透性好。一般大断面的厚重件都用加Ni钢。当它同Cr、W或Cr、Mo结合的时候，淬透性尤可增高。镍钼钢还具有很高的疲劳极限。（Ni钢有良好的耐热疲劳性，工作在冷热反复。σ、αk高）
在不锈钢中用Ni，是为了使钢具有均匀的A体组织，以改善耐蚀性。有Ni钢一般不易过热，所以它可阻止高温时晶粒的增长，仍可保持细晶粒组织。
Cu（铜）
铜在钢中的突出作用是改善普通低合金钢的抗大气腐蚀性能，特别是和磷配合使用时，加入铜还能提高钢的强度和屈服比，而对焊接性能没有不利的影响。含铜0.20%～0.50%的钢轨钢（U-Cu），除耐磨外其耐腐蚀寿命为一般碳素钢轨的2-5倍。
铜含量超过0.75%时，经固溶处理和时效后，可产生时效强化作用。含量低时，其作用与镍相似，但较弱。含量较高时，对热变形加工不利，在热变形加工时导致铜脆现象。2%～3%铜在奥氏体不锈钢中可以对硫酸、磷酸及盐酸等抗腐蚀性能及对应力腐蚀的稳定性。
Ga（镓）
镓在钢中是封闭γ区的元素。微量镓易固溶于铁素体中，形成代位式固溶体。它不是碳化物形成元素，同时也不形成氧化物、氮化物、硫化物。在γ+a两相区时，微量镓易于从奥氏体向铁素体扩散，它在铁素体中浓度高。微量镓对钢的力学性能的影响主要是固溶强化。镓对钢的耐腐蚀性有很小的改善作用。
As（砷）
矿石中的砷在烧结过程中只能除去一部分,也可以用氯化焙烧方法去除，砷在高炉冶炼过程中全部还原进入生铁中，钢中含砷大于0.1%以上时，使钢增加脆性并使焊接性能变坏。应控制矿石中砷含量，要求矿石中含砷量不应超过0.07%。
砷有提高低碳圆钢屈服点σs、抗拉强度σb 和降低延伸率δ5的倾向，降低普碳圆钢常温冲击韧性Akv的作用较明显。
Se（硒）
硒可以改善碳素钢、不锈钢和铜的切削加工性能，零件表面光洁。
高磁感取向硅钢中常以MnSe2作抑制剂，MnSe2有益夹杂要比 MnS 有益夹杂对初次再结晶晶粒长大的抑制作用更强、更有利于促进二次再结晶晶粒择优长大，从而可获得高取向（110）[001]织构。
Zr（锆）
锆是强碳化物形成元素，它在钢中的作用与铌、钽、钒相似。加入少量锆有脱气、净化和细化晶粒作用，有利于钢的低温性能，改善冲压性能，它常用于制造燃气发动机和弹道导弹结构使用的超高强度钢和镍基高温合金中。
Nb（铌）
铌常和钽共生，它们在钢中的作用相近。铌和钽部分溶入固溶体，起固溶强化作用。溶入奥氏体时显著提高钢的淬透性。但以碳化物和氧化物微粒形式存在时，细化晶粒并降低钢的淬透性。它能增加钢的回火稳定性，有二次硬化作用。微量铌可以在不影响钢的塑性或韧性的情况下提高钢的强度。由于有细化晶粒的作用，能提高钢的冲击韧性并降低其脆性转变温度。当含量大于碳的8倍时，几乎可以固定钢中所有的碳，使钢具有良好的抗氢性能。在奥氏体钢中可以防止氧化介质对钢的晶间腐蚀。由于固定碳和沉淀硬化作用，能提高热强钢的高温性能，如蠕变强度等。
铌在建筑用普通低合金钢中能提高屈服强度和冲击韧性，降低脆性转变温度有益焊接性能。在渗碳及调质合金结构钢中在增加淬透性的同时。提高钢的韧性和低温性能。能降低低碳马氏体耐热不锈钢的空气硬化性，避免硬化回火脆性，提高蠕变强度。
Mo（钼）
钼在钢中能提高淬透性和热强性，防止回火脆性，增加剩磁和矫顽力以及在某些介质中的抗蚀性。
在调质钢中，钼能使较大断面的零件淬深、淬透，提高钢的抗回火性或回火稳定性，使零件可以在较高温度下回火，从而更有效地消除（或降低）残余应力，提高塑性。
在渗碳钢中钼除了具有上述作用外，还能在渗碳层中降低碳化物在晶界上形成连续网状的倾向，减少渗碳层中残留的奥氏体，相对地增加了表面层的耐磨性。
在锻模钢中，钼还能保持钢有比较稳定的硬度，增加对变形。开裂和磨损等的抗力。
在不锈耐酸钢中，钼能进一步提高对有机酸（如蚁酸、醋酸、草酸等）以及过氧化氢、硫酸、亚硫酸、硫酸盐、酸性染料、漂白粉液等的抗蚀性。特别是由于钼的加入，防止了氯离子的存在所产生的点腐蚀倾向。含1%左右钼的W12Cr4V4Mo高速钢具有耐磨性、回火硬度和红硬性等。
Sn（锡）
锡一直作为钢中的有害杂质元素，它影响钢材质量，尤其是连铸坯质量，使钢产生热脆性、回火脆性，产生裂纹和断裂，影响钢的焊接性能，是钢铁“五害”之一。然而锡在电工钢、铸铁、易切削钢中却有很重要的作用。
硅钢晶粒的尺寸大小与锡的偏析有关，锡的偏析阻碍了晶粒的长大。锡含量越高，晶粒析出量越大，有效阻碍晶粒的长大。锡含量越高，晶粒析出量越大，阻碍晶粒长大能力越强，晶粒越小，铁损越少。锡可以改变硅钢的磁性，提高取向硅钢成品中的有利织构{100}强度，磁感应强度明显增加。
当铸铁中含有少量锡时，即能改善其耐磨性，又可影响铁水的流动性。珠光体球磨铸铁具有高强度、高耐磨性，为了得到铸态珠光体，熔炼时在合金液中加入锡。由于锡是阻碍石墨球化的元素，所以要控制加入量。一般控制在≤0.1%。
易切削钢可分为硫系、钙系、铅系及复合易切削钢。锡有着往夹杂物和缺陷附近偏聚的明显倾向。锡并不能改变钢中硫化物夹杂的形状，而是通过晶界和相界的偏析来提高脆性，改善钢材易切削性能，锡含量>0.05%时，钢材有很好的切削性。
Sb（锑）
高磁感取向硅钢中加Sb后，初次再结晶及二次再结晶晶粒尺寸细化，二次再结晶组织更为完善，磁性改善。含Sb钢在冷轧及脱碳退火后，,在其织构组分中,有利于发展二次再结晶的组分{110}〈115〉或{110}〈001〉增强，二次晶校数量增多。
含Sb建筑焊接钢中，奥氏体温度下，钢中的Sb在Mn S夹杂物处以及沿原奥氏体晶界处析出，增加在Mn S夹杂物上富集析出，可使钢的组织得到细化并提高韧性。
W（钨）
钨在钢中除形成碳化物外，部分地溶入铁中形成固溶体。其作用与钼相似，按质量分数计算，一般效果不如钼显著。钨在钢中主要样图是增加回火稳定性、红硬性、热强性以及由于形成碳化物而增加的耐磨性。因此它的主要用于工具钢，如高速钢、热锻模具用钢等。
钨在优质弹簧钢中形成难熔碳化物，在较高温度回火时，能缓解碳化物的聚集过程，保持较高的高温强度。钨还可以降低钢的过热敏感性、增加淬透性和提高硬度。65SiMnWA弹簧钢热轧后空冷就具有很高的硬度，50mm2截面的弹簧钢在油中即能淬透，可作承受大负荷、耐热（不大于350℃）、受冲击的重要弹簧。30W4Cr2VA高强度耐热优质弹簧钢，具有大的淬透性，1050～1100℃淬火，550～650℃回火后抗拉强度达1470～1666Pa。它主要用于制造在高温（不大于500℃）条件下使用的弹簧。
由于钨的加入，能显著提高钢的耐磨性和切削性，所以，钨是合金工具钢的主要元素。
Pb（铅）
铅可以改善切削加工性。铅系易切削钢有良好的力学性能和热处理性。由于污染环境以及在废钢回收熔炼过程中的有害作用，铅有被逐渐替代的趋势。
铅与铁难以形成固溶体或化合物，易以球状偏聚于晶界，是钢在200～480℃产生脆性及焊缝产生裂纹的根源之一。
Bi（铋）
在易切削钢中加入0.1~0.4的铋，可改善钢的切削性能。当铋均匀分散在钢中时，微粒铋与切削工具接触后熔化，起润滑剂作用，并且使切削断裂，避免过热，从而可提高切削转速。最近已大量在不锈钢中添加铋，以改善不锈钢的切削性能。
Bi在易切削钢中以3种形态存在：单独存在于钢基体中、被硫化物包裹和介于钢基体与硫化物之间。S-Bi易切削钢铸锭中，MnS夹杂物的变形率随Bi含量增加而降低。钢中Bi金属在钢锭锻造过程中可起到抑制硫化物变形的作用。
在铸铁中加入0.002-0.005%的铋，可改善可锻铸铁的铸造性能，增加白口倾向和缩短退火时间，零件的延伸性能变优。在球墨铸铁中加入0.005%的铋可改善其抗震性和抗拉伸性。在钢铁中添加铋存在一定难度，因为在1500℃时铋已大量挥发，难以均匀地将铋渗到钢铁中去。目前国外用熔点1050℃的Bi- Mn合盘代替铋作添加剂，但铋的利用率仍仅有20%左右。
新日铁、浦项制铁、川崎制铁等企业先后提出加Bi可明显提高取向硅钢B8值。据统计，新日铁、JFE加Bi生产高磁感取向硅钢的发明总数已超过百项，加Bi后，磁感达到1.90T以上，最高时达到1.99T。
Re
稀土
一般所说的稀土元素，是指元素周期表中原子序数从57号至71号的镧系元素（镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥）加上21号钪和39号钇，共17个元素。他们的性质接近，不易分离。未分离的叫混合稀土，比较便宜，稀土在钢中可以脱氧，脱硫，微合金化也能改变稀土夹杂物的变形能力。尤其是在一定程度上对脆性的Al2O3起变性作用，可改善大部分钢种的疲劳性能。
稀土元素像Ca、Ti、Zr、Mg、Be一样，它是硫化物最有效的变形剂。在钢中加入适量的RE能使氧化物和硫化物夹杂物变成细小分散的球状夹杂物从而消除MnS等夹杂的危害性。在生产实践中，硫在钢中以FeS、MnS形式存在，当钢中Mn高时，MnS的形成倾向就高。虽然其熔点较高能避免热脆的产生，但MnS在加工变形时能沿着加工方向延伸成带状，钢的塑性，韧性，及疲劳强度显著降低，因此钢中加入RE进行变形处理比较必须的。
稀土元素也可以提高钢的抗氧化性和抗腐蚀性。抗氧化性的效果超过硅、铝、钛等元素。它能改善钢的流动性，减少非金属夹杂，使钢组织致密、纯净。
稀土在钢中的作用主要有净化，变质和合金化。随着氧硫含量逐渐控制，传统的净化钢水和变质作用日益减弱，代之而起的更完善的洁净化技术和合金化作用。
稀土元素在铁铬铝合金中增加合金的抗氧能力，在高温下保持钢的细晶粒，提高高温强度，因而使电热合金的寿命得到显著提高。
来源：泰科钢铁网
三：[钢的焊接性能]所有高强度钢和先进高强度钢性能汇总
1、 “超高强度钢”的定义是相对于时代要求的技术进步程度而在变化的。一般讲，屈服强度在1 370MPa（140 kgf/mm2）以上，抗拉强度在1 620 MPa（165 kgf/mm2）以上的合金钢称超高强度钢。
分类
按其合金化程度和显微组织分为低合金中碳马氏体强化超高强度钢、中合金中碳二次沉淀硬化型超高强度钢、高合金中碳Ni—Co型超高强度钢、超低碳马氏体时效硬化型超高强度钢、半奥氏体沉淀硬化型不锈钢等。
低合金
低合金中碳马氏体强化型超高强度钢（MART）是在低合金调质钢的基础上发展起来的，合金元素总量一般不超过6%。主要牌号包括传统的镍铬钼调质钢4340（40CrNiMo），碳含量0.45%的镍 铬 钼 钒 钢D6AC（45 CrNiMoV），碳含量0.30%的铬 锰 硅 镍 钢（30CrMnSiNi2A），在4340钢基础上通过加入硅（1.6%）和钒（0.1%）而研制成的300M 钢（43CrNiSiMoV）以及不含镍的硅锰钼钒或硅锰铬钼钒等。通过真空熔炼降低钢中杂质元素含量，改善钢的横向塑性和韧性，由于钢中合金元素含量较低，成本低，生产工艺简单，广泛用于飞机大梁、起落架、发动机轴、高强度螺栓、固体火箭发动机壳体和化工高压容器等。
中合金
中合金中碳二次沉淀硬化型超高强度钢是从5%Cr型模具钢移而来的。由于它在高温回火状态下有很高的强度和较满意的塑性和韧性，抗热性好，组织稳定，用于飞机起落架、火箭壳体等。典型钢种为H11和H13等。其主要成分为：C 0.32%--0.45%；Cr 4.75%--5.5%；Mo 1.1%--1.75%；Si 0.8%--1.2%。
高合金
高合金中碳Ni—Co（9Ni--4Co--××）型超高强度钢，是在具有高韧性、低脆性转变温度的9%Ni型低温钢的基础上发展起来的。在9%Ni钢中添加钻是为了提高钢的Ms（马氏体转变）温度，减少钢中的残余奥氏体，同时，钻在镍钢中起固溶强化作用，还通过加钻来获得钢的自回火特性，从而使这类钢具有优良的焊接性能。碳在这类钢中起强化作用。钢中还含有少量铬和钼，以便在回火时产生弥散强化效应。主要牌号有HP9-4-25，HP9-4-30，HP9-4-45以及改型的AF1410（0.16%C-10%Ni-14%Co-1%Mo-2%Cr-0.05%V）等。这类钢综合力学性能高。抗应力腐蚀性好，具有良好的工艺性能和焊接性能，广泛用于航空、航天和潜艇壳体等产品上。
超低碳
超低碳马氏体时效硬化型超高强度钢，通常称马氏体时效钢。钢的基体为超低碳的铁镍或铁镍钴马氏体。其特点是，马氏体形成时不需要快冷，可变温及等温形成；具有体心立方结构；硬度约为HRC20，塑性很好；再加热时不出现像在低碳马氏体中发生的回火现象，并有很大的逆转变温度迟滞，因而可以在较高温度进行马氏体基体内的时效硬化。在这样的高镍马氏体中含有能引起时效强化的合金元素，借助于时效强化，从过饱和的马氏体中析出弥散分布的金属间化合物，使钢获得高强度和高韧性。按镍含量，马氏体时效钢分为25%Ni、20%Ni、18%Ni和12%Ni等类型。18%Ni型应用较广，为含有钼、钛等强化原素的超低碳铁-镍（18%）-钻（8.5%）合金，包括3个牌号：18%Ni（200）、18%Ni（250）、和18%Ni（300）（200、250、300为抗拉强度等级，单位为Ksi）。这种钢是通过金属间化合物的析出使钢强化。借无碳的马氏体基体取得高塑性，最后达到很高的强度塑性配合。这类钢具有良好的成形性能、焊接性能和尺寸稳定性，热处理工艺也较简单，用于航空、航天器构件和冷挤、冷冲压模具等。
半奥氏体
半奥氏体沉淀硬化型不锈钢是一类高合金的超高强度钢，如常见的17-7PH（OCr17Ni7Al）、PH15-7Mo（OCr15Ni7Mo2Al）和AFC-77（15Cr15Mo5Co14V）等。这类钢经固溶化处理，冷却到室温为奥氏体组织，再经过冷加工、冷处理或者加热到750℃进行调整处理后，奥氏体转变为马氏体。最后在400-550℃时效，便得到在回火马氏体基体上弥散分布着第二相强化组织的超高强度钢。这类钢在315℃以上长时间使用时，会因为金属间化合物沉淀而使材料变脆，所以使用温度要限制在315℃以下。这类钢主要用于制造航空器件构件、高压容器和高应力腐蚀化工设备零件等。
高强度钢板是指牌号Q420钢，强度高，特别是在正火或正火加回火状态有较高的综合力学性能。主要用于大型船舶，桥梁，电站设备，中、高压锅炉，高压容器，机车车辆，起重机械，矿山机械及其他大型焊接结构件。
2、先进高强度钢，也称为高级高强度钢，其英文缩写为AHSS（Advanced High Strength Steel）。国际钢铁协会（ IISI） 先进高强钢应用指南第三版中将高强钢分为传统高强钢（Conventional HSS） 和先进高强钢（AHSS） 。传统高强钢主要包括碳锰钢（C -Mn）、烘烤硬化（BH） 钢、高强度无间隙原子（HSS -IF） 钢和高强度低合金（HSLA） 钢；AHSS 主要包括双相钢（DP）、相变诱导塑性（TRIP） 钢、马氏体（M） 钢、复相钢（CP）、热成形（HF） 钢和孪晶诱导塑性（TWIP） 钢；AHSS的强度在500MPa到1500MPa之间，具有很好吸能性，在汽车轻量化和提高安全性方面起着非常重要的作用，已经广泛应用于汽车工业，主要应用于汽车结构件、安全件和加强件如A/B/C柱、车门槛、前后保险杠、车门防撞梁、横梁、纵梁、座椅滑轨等零件； DP钢最早于1983年由瑞典SSAB钢板有限公司实现量产。
分类
双相钢
双相钢组成是铁素体基体包含一个坚硬的第二相马氏体。通常强度随着第二相的体积分数的增加而增加。在某些情况下，热轧钢需要在边缘提高抗拉强度（典型的措施是通过空穴的扩张能力），这样热轧钢便需要具有了大量的重要的贝氏体结构。
在双相钢中，在实际冷却速度中形成的马氏体中的碳式钢的淬硬性增加。锰、铬、钼、钒、和镍元素单独添加或联合添加也能增加钢的淬硬性。碳、硅和磷也加强了作为铁素体溶质的马氏体的强度。
高强度及高延性钢（TRIP）
高强度及高延性钢的微观组织是在铁素体基体中还保留着残余奥氏体组织。除了体积分数最少为5%的残余奥氏体外，还存在着不同数额的马氏体和贝氏体等坚硬组织。
多相钢
具有代表性的多相钢需要很高的抗拉强度极限才能转变成钢。多相钢的组成是有细小的铁素体组织和体积分数较高的坚硬的相，并且细小的沉淀使其强度进一步加强。和双相钢和高强度、高延性钢一样，多相钢也包含了很多和它们相同的合金元素，但也经常有少量的铌、钛、和钒形成细小的、高强度的沉淀物。在抗拉强度值在800MPa或更高时，多相钢表现出了更高的屈服强度。多相钢的典型特征是具有高的成形性、很高的能量吸收和很高的残余变形能力。
马氏体钢
为了生成马氏体钢，在热轧或退火中存在的奥氏体在淬火和连续退火曲线中的冷却阶段全部转变成马氏体。该结构也会在成形后的热处理过程中形成。马氏体钢具有非常高的强度，抗拉强度极限达到了1700MPa。马氏体钢经常需要用等温回火来提高其韧性，这样便能在具有极高的强度的同时具有很好的成形性。
先进高强钢的生产
所有的先进高速钢的生产都要控制奥氏体相或奥氏体加铁素体相的冷却速度，可以在外围表面进行热磨削（如热轧产品），也可以在连续退火炉中局部冷却（连续退火或热浸涂产品）。马氏体钢是通过快速淬火致使大部分奥氏体转变成马氏体相而产生的。铁素体加马氏体双相钢的生产，是通过控制其冷却速度，使奥氏体相（见于热轧钢中）或铁素体+马氏体双相（见于连续退火和热浸涂钢中）在残余奥氏体快速冷却转变成马氏体之前，将其中一些奥氏体转变成铁素体。TRIP钢通常需要保持在中温等温的条件以产生贝氏体。较高的硅碳含量使TRIP钢在最后的微观结构含过多的残余奥氏体。多相钢还遵循一个类似的冷却方式，但这种情况之下，化学元素的调整会产生极少的残余奥氏体并形成细小的析出以加强马氏体和贝氏体相。（中国腐蚀与防护网、钢铁研究学报）
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